食品添加劑助力腦部研究：斯坦福科學家實現迷你大腦的量產

「解決這些疾病非常重要，但如果不擴大規模，就無法取得突破。」—— Sergiu Pasca 教授

科學家們利用乾細胞培育出三維的類腦結構，為研究大腦發育和功能提供新方法。然而，類器官的生產規模一直是制約研究進展的瓶頸。最近，史丹佛大學的研究團隊發現，廣泛使用的食品添加劑黃原膠，竟能有效解決類器官結塊的問題，為大規模腦部研究開啟了新的可能性。

類腦器官：探索大腦複雜性的新模型


長期以來，神經科學研究受限於研究材料的取得不易。傳統上，科學家們必須依賴人類或動物的腦組織進行研究，但這方法存在許多倫理和實踐上的限制。為了突破這些限制，史丹佛大學腦部組織發生項目（Stanford Brain Organogenesis Program）的研究人員另闢蹊徑，利用幹細胞在實驗室中培育出三維的類腦結構，也就是所謂的「人腦類器官」（human neural organoids）和「組裝體」（assembloids）。這些微小的模型，能夠模擬大腦的某些結構和功能，為科學家們探索大腦的發育和功能提供了全新的視角。這個項目隸屬於吳蔡神經科學研究所（Wu Tsai Neurosciences Institute），匯集了神經科學、化學、工程等領域的專家，共同致力於腦部研究的突破。透過類腦器官的研究，我們更能了解大腦如何形成、運作，以及疾病如何影響大腦。

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量產的瓶頸：如何大規模製造一致性的類腦器官？

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類器官作為研究大腦的新模型，無疑具有巨大的潛力。然而，類器官的生產規模一直是制約研究進展的關鍵因素。為了深入了解大腦的發育過程、研究發育障礙或測試潛在的治療方法，研究人員需要生產數千個大小和形狀一致的類器官。但這些脆弱的結構很容易黏在一起，導致難以生產出大規模、一致性的批次。想像一下，如果每次實驗都只能得到幾個大小不一的類器官，研究結果的可靠性將大打折扣。因此，如何實現類器官的量產，成為了神經科學研究的重要挑戰。

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意外的發現：食品添加劑黃原膠的妙用

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幸運的是，由吳蔡神經科學研究所的 Sergiu Pasca 教授和 Sarah Heilshorn 教授領導的團隊，發現了一個出人意料的簡單解決方案。他們在《自然·生物醫學工程》（Nature Biomedical Engineering）雜誌上發表的研究表明，防止類器官結塊的關鍵是黃原膠——一種廣泛使用的食品添加劑。 黃原膠是一種天然的多醣類物質，常被用作食品增稠劑、穩定劑和乳化劑。這種常見的食品添加劑，竟然能解決類器官生產的瓶頸，實在是個令人驚喜的發現。

「我們現在可以輕鬆地製造出 10000 個類器官。」—— Sergiu Pasca 教授

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安全又有效：黃原膠如何發揮作用？

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研究人員測試了23種不同的材料，最終發現黃原膠可以在不影響類器官發育的情況下，有效地防止它們融合在一起。更重要的是，黃原膠的使用非常安全，不會對類器官的結構和功能產生不良影響。這意味著，科學家們可以放心地使用黃原膠來提高類器官的生產效率，而不用擔心實驗結果受到干擾。黃原膠解決了類器官生產中的「黏性問題」，為大規模生產類器官鋪平了道路，使得研究人員能夠更高效地進行藥物篩選、研究腦部發育缺陷等。

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實際應用：為孕婦和嬰兒的用藥安全保駕護航

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為了展示該技術的潛力，研究團隊將其應用於解決一個現實問題：醫生在給孕婦和嬰兒開具潛在有益藥物時常常猶豫不決，因為他們不確定這些藥物是否會對正在發育的大腦造成損害。透過使用新方法大規模培育的類器官，研究人員能夠快速篩選出可能對大腦發育產生不良影響的藥物，從而為孕婦和嬰兒的用藥安全提供更可靠的依據。 傳統的藥物測試難以在孕婦和嬰兒身上進行，而類器官提供了一個安全且有效的替代方案，讓我們能夠更了解藥物對大腦發育的影響。舉例來說，研究團隊利用黃原膠大量培養皮質類器官，並測試了近300種藥物，為藥物開發和臨床應用提供了寶貴的數據。

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未來展望：開啟神經精神疾病研究的新篇章

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Pasca 教授和他的團隊希望利用這項技術在自閉症、癲癇和精神分裂症等神經精神疾病的研究方面取得進展。自閉症、癲癇和精神分裂症等神經精神疾病，一直困擾著無數家庭。由於大腦的複雜性，這些疾病的病因和治療方法仍然是未解之謎。有了大規模生產類器官的技術，科學家們可以更深入地研究這些疾病的病理機制，尋找更有效的治療方法。

「解決這些疾病非常重要，但如果不擴大規模，就無法取得突破。」—— Sergiu Pasca 教授

研究團隊也秉持著開放科學的精神，公開了他們的研究方法，以便其他研究人員能夠從中受益。 這項研究成果發表在《自然·生物醫學工程》(Nature Biomedical Engineering) 期刊上，讀者可透過搜尋該期刊網站或學術資料庫 (如 Google Scholar, Web of Science) 輸入關鍵字 “xanthan gum organoids” 找到原始論文。

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Stanford University. (2025, October 18). Stanford scientists grow thousands of
mini human brains using common food additive. ScienceDaily. Retrieved October
18, 2025 from www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251016223113.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by Stanford University. Original written by Nathan Collins. Note: Content may be edited for style and length.